一種基于相同時間尺度的agc與avc協(xié)調(diào)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及，更具體涉及一種基于相同時間尺度的AGC與AVC協(xié)調(diào)控制方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 在電網(wǎng)運(yùn)行控制與非線性規(guī)劃問題的交叉領(lǐng)域中，自動發(fā)電控制（AGC)負(fù)責(zé)有功 頻率的控制，通過控制區(qū)域內(nèi)發(fā)電機(jī)組的有功功率，使本區(qū)域機(jī)組發(fā)電功率跟蹤負(fù)荷的變 化，按照一定調(diào)節(jié)速率實(shí)時調(diào)整發(fā)電出力，以滿足電力供需的實(shí)時平衡，實(shí)現(xiàn)維持系統(tǒng)頻率 與額定值的偏差在允許的范圍內(nèi)，以及維持對外聯(lián)絡(luò)線凈交換功率與計(jì)劃值的偏差在允許 的范圍內(nèi)的目的。AGC-般采用聯(lián)絡(luò)線凈交換功率偏差和頻率偏差控制方式（TBC)。這種 控制方式的優(yōu)點(diǎn)是：各控制地區(qū)根據(jù)其區(qū)域控制誤差（ACE)控制地區(qū)內(nèi)的調(diào)整電廠，自行 平衡其負(fù)荷波動。按靜態(tài)來說，基本上不波及其他區(qū)域；按動態(tài)來說，又能支援鄰區(qū)電力系 統(tǒng)。
[0003] 自動電壓控制（AVC)負(fù)責(zé)無功電壓的控制，通過控制系統(tǒng)采集的電網(wǎng)實(shí)時運(yùn)行數(shù) 據(jù)，在確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，對發(fā)電機(jī)無功、有載調(diào)壓變壓器分接頭（0LTC)、可 投切無功補(bǔ)償裝置、靜止無功補(bǔ)償器（SVC)等無功電壓設(shè)備進(jìn)行在線優(yōu)化閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn) 無功分層分區(qū)平衡，提高電網(wǎng)電壓質(zhì)量，降低網(wǎng)損。目前，AVC控制系統(tǒng)主要分為三級電壓 控制和兩級電壓控制兩種控制方式，通過不同層級之間的協(xié)調(diào)控制，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定， 提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)節(jié)能。
[0004] 現(xiàn)有的電網(wǎng)自動控制方式，是將AGC與AVC作為2個完全獨(dú)立的閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn) 行獨(dú)立控制的，但是AGC與AVC的控制指令之間會相互影響，可能會帶來控制指標(biāo)下降、反 復(fù)調(diào)節(jié)控制設(shè)備等不利于系統(tǒng)安全性和魯棒性的后果。同時，隨著智能電網(wǎng)整合各種智能 設(shè)備和控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，AGC與AVC的自動協(xié)調(diào)控制也成為急需發(fā)展的控制技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種基于相同時間尺度的AGC與AVC協(xié)調(diào)控制方法，該方法 改進(jìn)了常規(guī)的控制方法，實(shí)現(xiàn)AGC與AVC的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，充分利用系統(tǒng)的可調(diào)資源和控制 自由度，最大限度地改善了電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性和電能質(zhì)量。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：基于相同時間尺度的AGC與AVC協(xié)調(diào) 控制方法，所述方法包括以下步驟：
[0007] (1)建立多層AGC與AVC協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)；
[0008] (2)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；
[0009](3)實(shí)時校正控制電網(wǎng)的有功無功。
[0010] 本發(fā)明提供的一種基于相同時間尺度的AGC與AVC協(xié)調(diào)控制方法，其所述步驟（1) 的多層AGC與AVC協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)通過多時間尺度的多層級AGC與AVC協(xié)調(diào)控制模型的整體 框架確定的適用AGC與AVC協(xié)調(diào)控制的時間尺度建立。
[0011] 本發(fā)明提供的一種基于相同時間尺度的AGC與AVC協(xié)調(diào)控制方法，所述整體框架 包括分鐘層級和秒層級；所述分鐘層級實(shí)現(xiàn)AGC與AVC的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，輸出有功、無功的 基準(zhǔn)功率指令；所述秒層級實(shí)現(xiàn)AGC與AVC協(xié)調(diào)校正控制，輸出有功、無功的功率調(diào)節(jié)指令。
[0012] 本發(fā)明提供的另一優(yōu)選的一種基于相同時間尺度的AGC與AVC協(xié)調(diào)控制方法，根 據(jù)所述整體框架結(jié)合實(shí)際電網(wǎng)所帶的負(fù)荷水平、有功調(diào)節(jié)設(shè)備的調(diào)節(jié)容量和響應(yīng)速度和無 功調(diào)節(jié)設(shè)備的調(diào)節(jié)容量和響應(yīng)速度，選擇適合AGC和AVC協(xié)調(diào)控制的時間尺度，作為所述分 鐘層級和秒層級的控制周期；
[0013] 分別確定兩個層級的輸入輸出變量，建立兩個層級之間的信息通道，確定各層級 所承擔(dān)的控制任務(wù)，最終形成多層的AGC與AVC協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。
[0014] 本發(fā)明提供的再一優(yōu)選的一種基于相同時間尺度的AGC與AVC協(xié)調(diào)控制方法，所 述步驟（2)通過建立所述分鐘層級的AGC與AVC協(xié)調(diào)優(yōu)化控制的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出有功和 無功的基準(zhǔn)功率輸出到所述秒層級，同時下發(fā)給有功調(diào)節(jié)設(shè)備和無功調(diào)節(jié)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng) 的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
[0015] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種基于相同時間尺度的AGC與AVC協(xié)調(diào)控制方法，所 述優(yōu)化控制的數(shù)學(xué)模型是以網(wǎng)損最小為目標(biāo)，以節(jié)點(diǎn)功率方程作為等式約束，以發(fā)電機(jī)有 功出力上下限、無功出力上下限、節(jié)點(diǎn)電壓上下限、支路潮流上下限和聯(lián)絡(luò)線功率上下限作 為不等式約束的非線性規(guī)劃數(shù)學(xué)模型，其表達(dá)式如下：
[0018] 其中，匕表示系統(tǒng)網(wǎng)損，SplL分別表示電網(wǎng)中所有發(fā)電機(jī)、節(jié)點(diǎn)和線路的集合， "表示與聯(lián)絡(luò)線相連接的節(jié)點(diǎn)標(biāo)號&1、9 (；,1、匕1、9：),1、￥ 1、1、01^1^1^^上分別表示 發(fā)電機(jī)的有功和無功、負(fù)荷的有功和無功、節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j的電壓幅值和相角差、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納 矩陣的實(shí)部和虛部、支路潮流和聯(lián)絡(luò)線功率。、Ρτ*別表示發(fā)電機(jī)的有功和無功、負(fù)荷的有 功和無功、各節(jié)點(diǎn)電壓幅值、支路潮流和聯(lián)絡(luò)線功率。
[0019] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種基于相同時間尺度的AGC與AVC協(xié)調(diào)控制方法，所 屬步驟⑶根據(jù)所述秒層級AGC與AVC協(xié)調(diào)控制策略，計(jì)算出有功和無功的調(diào)節(jié)量大小，并 將調(diào)節(jié)指令下發(fā)給有功、無功調(diào)節(jié)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)有功無功的實(shí)時校正控制。
[0020] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種基于相同時間尺度的AGC與AVC協(xié)調(diào)控制方法，所 述控制策略的控制過程為：
[0021] (3-1)分析ACE不合格原因，根據(jù)不同情況選擇AGC動作；
[0022] (3-2)根據(jù)關(guān)鍵線路重載問題和靈敏度大小排序，分配AGC有功出力；
[0023] (3-3)針對AGC動作后遺留問題，根據(jù)不同情況計(jì)算AVC輔助調(diào)節(jié)量。
[0024] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種基于相同時間尺度的AGC與AVC協(xié)調(diào)控制方法，所 述步驟（3-1)通過計(jì)算ACE，來判斷AGC機(jī)組是否動作；所述ACE通過下式確定：
[0025] ACE= 10ΒΔ?+ΔΡτ
[0026] 其中，Λf和ΛΡτ分別表示頻率偏差和聯(lián)絡(luò)線功率偏差，Β表示電網(wǎng)的頻率特性系 數(shù)；
[0027] 所述AGC機(jī)組包括AGC_F機(jī)組和AGC_PT機(jī)組分別用來消除系統(tǒng)中存在的所述頻 率偏差ΔΓ和聯(lián)絡(luò)線功率偏差ΔΡΤ ;
[0028] 當(dāng)ACE不滿足要求時，確定所述AGC機(jī)組有功的調(diào)節(jié)總量，并通過分析不合格原 因，根據(jù)如下策略，選擇相應(yīng)AGC機(jī)組完成調(diào)節(jié)任務(wù)：
[0029] 當(dāng)僅Λf不合格時，只選擇所述AGC_F機(jī)組動作，所述AGC_PT機(jī)組作為后備支援；
[0030] 當(dāng)僅Λρτ不合格時，只選擇所述AGC_PT機(jī)組動作，所述AGC_F機(jī)組作為后備支 援；
[0031] 當(dāng)Λf和ΛΡτ均不合格時，所述AGC_PT機(jī)組和所述AGC_F機(jī)組同時動作。
[0032] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種基于相同時間尺度的AGC與AVC協(xié)調(diào)控制方法，所 述步驟（3-2)根據(jù)關(guān)鍵線路功率對AGC機(jī)組有功Py的靈敏度大小，從而確定各AGC機(jī) 組的出力分配；所述靈敏度通過下式確定：
[0034] 其中，I、V,、θρΘ，分別表示線路兩端的電壓幅值和相角，并且節(jié)點(diǎn)i流向節(jié)點(diǎn) j的功率為正；
[0035] 根據(jù)如下策略，確定各AGC機(jī)組的出力分配：
[0036] 當(dāng)AGC機(jī)組整體增加出力時，優(yōu)先選擇靈敏度小于零的AGC機(jī)組，多分配出力；
[0037] 當(dāng)AGC機(jī)組整體減小出力時，優(yōu)先選擇靈敏度大于零的AGC機(jī)組，多分配出力；
[0038] 當(dāng)AGC機(jī)組整體不改變出力時，各AGC機(jī)組不分配出力。
[0039] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種基于相同時間尺度的AGC與AVC協(xié)調(diào)控制方法，所 述步驟（3-3)通過確定各AGC機(jī)組出力分配之后，將有功調(diào)節(jié)量帶入潮流方程進(jìn)行校驗(yàn)，判 斷中樞節(jié)點(diǎn)電壓VP、聯(lián)絡(luò)線節(jié)點(diǎn)電壓VT和關(guān)鍵線路功率Pu是否越限；根據(jù)不同的越限情 況，以靈敏度大小為依據(jù)，選擇不同的AVC設(shè)備進(jìn)行輔助調(diào)節(jié)，確定各AVC設(shè)備的調(diào)節(jié)量；
[0040] 所述AVC設(shè)備的輔助調(diào)節(jié)策略如下：
[0041] 若所述中樞節(jié)點(diǎn)電壓VP發(fā)生越限，選滿足|3匕/艱卜5@4/印| + |(^./哎D的AVC 設(shè)備參與調(diào)節(jié)；
[0042] 若所述聯(lián)絡(luò)線節(jié)點(diǎn)電壓VT發(fā)生越限，選滿足+ 的 AVC設(shè)備參與調(diào)節(jié)；
[0043] 若所述關(guān)鍵線路功率Pu發(fā)生越限，選滿足|^./呢| > 5i|<5Fp/%>| + |arr/50|)的AVC 設(shè)備參與調(diào)節(jié)；
[0044] 其中，Q為AVC設(shè)備無功調(diào)節(jié)量；
[0045] 若VP、VT和Pu三者之中有兩個或三個變量同時越限，則根據(jù)以上策略將不同變量 越限的問題進(jìn)行解耦，利用不同的AVC設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)，減少彼此之間的影響。
[0046] 和最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果
[0047] 1、本發(fā)明是在分鐘層級將AGC與A